Линейный резонансный ускоритель многозарядных ионов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОФАУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республнк

716 l 51

-" 1

1 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 240278 (21) 2584714/18-25 с присоединением заявки Нов 51 М К„г

Н 05 Н 9/04

Государственный комитет

С С С Р но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 150280 Бюллетень М 6 (53) УДК 621.З84.6 (088 . 8) Дата опубликования описания 150280 (72} Авторы изобретения

В.В. Кушки, Б.П. Мурин и П.А. Федотов (71) Заявитель (54 ) ЛИНЕЙНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

МНОГОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ./

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к области техники ускорения многозарядных ионов, и может быть использовано при создании ускорителей для физических исследований и при создании малогабаритных ускорителей тяжелых ионов для прсмышленных целей, например, при производстве тонких фильтров .

Известен ускоритель ионов, содержащий ускоряющие секции с фазопеременной фокусировкой и секции с квадрупольной фокусировкой, между которыми размещена обдирочная мишень (1).

В этсм ускорителе использование квадрупольной фокусировки позволяет вести одновременно ускорение ионов с широким спектром зарядов. Однако размещение самих квадруполей в ускоряющей структуре сопряжено со значитель- о ным усложнением конструкции ускорителя °

Известен также линейный резонансный ускоритель многозарядных ионов (2), содержащий хотя бы одну ускоряющую секцию с фазопеременной фокусировкой, в которую поступает пучок, содержащий ионы разной зарядности.

Недостатком такого ускорителя является то, что из широкого спектра ионов в нем ускоряются ионы только одной эарядности, а остальные частицы теряются.

Цель настоящего изобретения состоит в снижении потерь ускоряемых ионов, Поставленная цель достигается тем, что упомянутая секция выполнена многоканальной, с числом каналов, равным числу сортов ионов . Перед .секцией размещен .сепаратор .пучка, направляющий в каждый из каналов секции ионы только одной зарядности q а в секции введены надстрочечные элемейты, создающйе в каждом канале ускоряющее поле с напряженностью Е„, которое удовлетворяет следующему условию:

Е с1; = const

Кроме того, упомянутая секция выполнена в виде резонатора с четвертьволновыми вибраторами, оси которых размещены в одной плоскости, и в каждом вибраторе размещены апертурные отверстия по числу каналов, все оси которых лежат также в той же плоскости. При таком выполнении ускоряющей секции, когда все апертурные отверстия лежат в одной плоскости, упрстдается перевод пучков в многолучевую

7161 51

Формула изобретения

ЦНИИПИ

Тираж ЯЯ часть и потери частиц при переходе снижаются, На чертеже приведен схематический разрез участка ускорителя на входе в многолучевую ускоряющую секцию, которая выполнена в виде системы четвертьволновых вибраторов, Ускоритель содержит ускоряющую секцию 1, которая выполнена в виде резонатора с четвертьволновыми вибра. торами 2. В вибраторах предусмотрено три апертурных отверстия 3. Перед ускоряющей секцией размещен сепаратор частиц в виде двух пар отклоняющих пластин 4 и 5.

Ускоритель работает следующим образ ом.

Пучок частиц от источника ионов или от обдирочной мишени поступает на вход в сепаратор и отклоняется на угол М;"который пропорционален зарядности иона 20

«q„E P. =% 7- где — длина пластины сепаратора;

W< — энергия потока частиц, — относительная скорость частиц.

Пройдя затем пространство дрейфа, пучок поступает на вторую пару отклоняющих пластин и получает отклоняющий импульс в противоположную сто- Зц рону. В результате этого пучок ионов оказывается разделенным на ряд пуч-ков с разрядностями q Каждый из этих пучков поступает в соответствующий ускоряющий канал: пучок с наи- З5 меньшей эарядностью попадает в канал, расположенный вблизи пучности напряжения в вибраторе, а пучок с максимальной зарядностью попадает в канал, наиболее удаленный от пучнос- щ ти. Так как в ускоряющих каналах амплитуда поля связана с зарядностью отношением Е :q" = const, то каждый из пучков в своем канале в каждом ускоряющем зазоре получит одинаковые приращения энергии, и следовательно, все частицы во всех пучках будут дви гаться "синХронно друг другу с уско" ряющим полем Еп

Как видно, использование предложенной трехканальной послеобдирочной.

Филиал ППП Патент г. Ужгород, ул. Проектная,4 ускоряющей секции позволяет снизить потери частиц втрое по сравнению с прототипом, Тем самым удается существенно повысить эффективность использования ускоряющей секции с фазопеременной фокусировкой для ускорения тяжелых многозарядных ионов .

1. Линейный резонансный ускоритель многозарядных ионов, содержащий хотя бы одну ускоряющую секцию с фазопеременной фокусировкой,, в которую поступает пучок, содержащий ионы резонансной зарядности, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения потерь ускоряемь|х ионов, упомянутая секция выполнена многоканальной с числом. каналов, равным числу сортов ионов, перед секцией размещен сепаратор пучка, направляющий в каждый из каналов секции ионы только рдной зарядности q а в секции введены надстрочечные элементы, создающие в каждом канале ускоряющее поле с напряженностью Е„, которое. удовлетворяет следующему условию:

Е„q con st

1 Y

2. Ускоритель по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем,,что упомянутая секция выполнена в виде резонатора с четвертьволновыми вибраторами, оси которых размещены в одной плоскости и в каждом вибраторе размещены апертурные отверстия по числу каналов, все оси Которых лежат также в той же плоскости.

Источники информации, йринятые во внимание. при экспертизе

1. Кошкарев и др, Линейный ускоритель ионов с двойным прохождением пучка. Международная конференция по ускорителям заряженных частиц. Аннотация докладов, Серпухов, 1977, М., 1977 .

2. Веников Н.И. и др. Ускоритель тяжелых ионов на энергии сотни мегаэлектронвольт на нуклон. Пятое всесоюзное совещание по ускорителям заряженных частиц, Дубна, октябрь 1976, М, 1976, с . 6 (прототип) .